Niekonwencjonalne drożdże i ciemne słody, czyli jak stworzyć piwo

• Naukowcy zastosowali drożdże dolnej i górnej fermentacji oraz szczepy niekonwencjonalne
• Wyniki badań można wykorzystać przy projektowaniu piw
• Na uczelni opracowano technologie piw o podwyższonych walorach zdrowotnych
• Podyplomowe studia z zakresu piwowarstwa cieszą się coraz większą popularnością
• Akademia Dobrego Piwa to jedyny taki konkurs w środowisku akademickim
• W Centrum Produktu Regionalnego w tym roku rozpocznie działalność uczelniany browa

Jęczmień, chmiel, woda i drożdże – cztery składniki, bez których nie ma piwa. W jego produkcji kluczowe są drożdże, żywe organizmy, dzięki którym zachodzi proces fermentacji. Oprócz etanolu i dwutlenku węgla powstają wówczas związki, którym trunek zawdzięcza smak i aromat. Justyna Paszkot, Alan Gasiński, Joanna Kawa-Rygielska z Katedry Technologii Fermentacji i Zbóż zbadali, jak można wykorzystać drożdże do poprawy jakości sensorycznej tego popularnego napoju. Wyniki badania „Ocena profili związków lotnych i właściwości sensorycznych piw ciemnych i jasnych fermentowanych przez różne szczepy drożdży piwowarskich" opublikowało „Scientific Reports”, wysoko oceniane pismo należące do wydawnictwa „Nature”. 

Od jasnych do ciemnych, od dolnych do górnych

 – Na potrzeby badań wytworzyliśmy na uczelni, w warunkach laboratoryjnych osiem piw. Cztery jasne, na bazie jasnego słodu pilzneńskiego i cztery ciemne, z dodatkiem ciemnego słodu specjalnego – opowiada Justyna Paszkot. Artykuł jest jej czwartą, ostatnią publikacją związaną z doktoratem. Seria badań prowadzonych w ramach pracy doktorskiej dotyczyła wpływu ciemnych słodów na zawartość związków fenolowych, na właściwości przeciwutleniające oraz przebieg i efekty fermentacji.

– Wykazaliśmy, że dodanie ciemnych słodów do brzeczki zwiększa zawartość związków fenolowych i zdolność do usuwania wolnych rodników. Określiliśmy również wpływ kolejnych etapów procesu technologicznego produkcji piwa, w tym fermentacji z zastosowaniem szczepów drożdży o różnej charakterystyce, na zawartość tych cennych związków. Wykazaliśmy, że proces fermentacji może prowadzić do zwiększenia właściwości antyoksydacyjnych – mówi autorka.

Tym razem sprawdzono udział różnych szczepów drożdży i wpływ ciemnych słodów specjalnych na profil związków lotnych i jakość sensoryczną piwa. Do fermentacji zastosowano szczep drożdży dolnej fermentacji Saccharomyces pastorianus (niższy zakres temperatur, 5-13 st.), szczep górnej fermentacji Saccharomyces cerevisiae (15-20 st.) oraz szczepy niekonwencjonalne. Saccharomyces cerevisiae typu kveik jest wyizolowany z grupy mikroorganizmów stosowanych do produkcji tradycyjnych piw norweskich, a drożdże Saccharomyces cerevisiae var. Diastaticus przez wysoką zdolność do odfermentowania węglowodanów brzeczki i nietypowy profil sensoryczny często traktowane były w browarach jako niepożądane zakażenie mikrobiologiczne.

Piwa oceniano dwojako. Najpierw poprzez chromatografię gazową, pod kątem zawartości substancji lotnych, które budują smak i aromat. Zależą one od składu brzeczki, szczepu i dawki drożdży oraz warunków procesu fermentacji. Zidentyfikowano 58 związków, głównie z grupy alkoholi, estrów, aldehydów, terpenów i terpenoidów oraz ketonów.

Sensoryk w ścisłym reżimie

Na kolejnym etapie napoje badano nie za pomocą urządzeń, ale poprzez ludzkie zmysły. Podczas analizy sensorycznej zespół Katedry Technologii Fermentacji i Zbóż brał pod uwagę klarowność, barwę, pienistość i wysycenie dwutlenkiem węgla. Według autorskiej ankiety oceniano wyczuwalność podstawowych piwnych smaków: gorzkiego, słodkiego i kwaśnego oraz towarzyszących im aromatów. Trzeba szczególnego doświadczenia, żeby wyczuć nuty karmelowe czy prażone, których źródłem jest słód, albo cytrusowe, ziołowe, wynikające z dodatku chmielu. Takie niuanse są w stanie zauważyć tylko sensorycy, którzy najpierw muszą wykształcić odpowiednią wrażliwość, a potem ćwiczyć pamięć sensoryczną i dbać o zmysły. To istotne, zwłaszcza, jeśli chce się zauważyć wady produktu. Umiejętności idą w parze z reżimem: sensoryk nie pali papierosów, nie pije mocnej kawy, nie używa ostrych przypraw ani leków zmieniających smak.

– Istnieje zjawisko daltonizmu sensorycznego, czyli nieumiejętności odróżniania smaków. Po pandemii COVID-u więcej osób ma problem z określeniem natężenia zapachu czy smaku – mówi prof. Joanna Kawa-Rygielska, kierownik Katedry Technologii Fermentacji i Zbóż. Podczas zajęć z analizy sensorycznej żywności adepci uczą się, co sprawia, że wyczuwamy w piwie określone nuty. Czy to efekt wybranych szczepów drożdży, czy użycie określonego słodu bądź chmielu. Korzystają m.in. z wzorców aromatów, które rozpuszcza się w wodzie lub piwie. Pozwalają one poznać „wzorcowy” aromat, który jest punktem odniesienia podczas oceny.

– Analiza sensoryczna piw pozwoliła ustalić cechy, na które wpływa dodatek szczepów drożdży i ciemnych słodów specjalnych – mówi Justyna Paszkot. Okazało się, że napoje fermentowane przez drożdże górnej fermentacji Saccharomyces cerevisiae var. diastaticus miały najwyższą zawartość substancji lotnych, były bogatsze w smaki i aromaty, „pełniejsze”. Piwa ciemne zostały ocenione jako bardziej gorzkie niż jasne piwa fermentowane z zastosowaniem tego samego szczepu drożdży, co wynika z dodatku ciemnych słodów. W ciemnych piwach bardziej intensywne były nuty słodowe, karmelowe, prażone i przyprawowe, a w jasnych – aromaty chmielowe, owocowe, kwiatowe i trawiaste.

–  Alkohole wyższe i estry kształtują wyczuwalność smaku kwaśnego oraz aromatu alkoholowego, z kolei aromaty pochodzące od słodu związane są głównie z zawartością aldehydów – tłumaczy Justyna Paszkot. Duże zróżnicowanie  w kompozycji związków lotnych zaobserwowano między piwami fermentowanymi z zastosowaniem różnych szczepów drożdży. Piwa górnej fermentacji miały najwięcej związków lotnych, podczas gdy piwa dolnej fermentacji – najmniej. Wniosek: większy wpływ na kompozycję związków lotnych piwa miały drożdże niż dodatek ciemnego słodu specjalnego.

– Wyniki mają charakter aplikacyjny. Można je wykorzystać przy projektowaniu piw, tak aby przez dobór materiału biologicznego wydobyć określone cechy i zwiększyć atrakcyjność sensoryczną. Poza tym nasze badania pokazały potencjał drożdży niekonwencjonalnych w produkcji piw ciemnych, co wcześniej nie było badane – dodaje autorka. Planuje kontynuację badań nad wpływem fermentacji na właściwości antyoksydacyjne i zawartość związków fenolowych.

Z soczewicą zamiast jęczmienia

Naukowcy z UPWr prowadzą od dawna wiele projektów piwowarskich. Opracowali technologię piw bezglutenowych na bazie słodów z roślin strączkowych. Osoby chore na celiakię często zastępują zboża roślinami strączkowymi, które nie zawierają glutenu. Mogą kupić bezglutenowe makarony czy wypieki, nie mogą jednak pić piwa, które zwykle jest oparte na słodzie jęczmiennym. Wrocławscy naukowcy wytwarzają od kilku lat nietypowe słody z nasion roślin strączkowych, z których z powodzeniem można wytwarzać piwa niezawierające glutenu.

W Katedrze Technologii Fermentacji i Zbóż opracowano również piwo z dodatkiem wytłoków z winogron. Bazuje na wykorzystaniu produktów ubocznych przemysłu winiarskiego, zgodnie z trendami gospodarki obiegu zamkniętego. „Winogronowe piwo” jest ciemniejsze, ma owocowy posmak i więcej flawonoidów, czyli wysoki potencjał antyoksydacyjny. Znacząco obniża poziom acetaldehydu, toksycznego związku powstałego podczas fermentacji, którego nadmiar pogarsza jakość piwa.

Na uczelni trwają także badania nad piwami nisko- i bezalkoholowymi z udziałem niekonwencjonalnych drożdży, należących do innych rodzajów niż standardowe drożdże piwowarskie Saccharomyces oraz piw kwaśnych z dodatkiem drożdży i bakterii kwasu mlekowego. Opracowano również piwo o większej zawartości ksantohumolu. To flawonoid, którym ostatnio interesuje się świat nauki: ma kilkakrotnie wyższą zdolność pochłaniania wolnych rodników niż witamina C, działa przeciwzapalnie, przeciwwirusowo i antykancerogennie. Występuje tylko w szyszkach chmielu, ale jest wrażliwy i w procesie produkcji piwa ulega rozkładowi. – Udało nam się zaprojektować metodę pozyskiwania piwa, w którym ksantohumol występuje w stężeniu o potwierdzonym działaniu prozdrowotnym. To jedno z osiągnięć, które mnie szczególnie cieszą – mówi prof. Kawa-Rygielska.

Jej zespół opracował także metody zagospodarowania produktów ubocznych przemysłu piwowarskiego, takich jak młóto czy biomasa odpadowa drożdży. Wspólnie z pracownikami zespołu fermentacyjnego UPWr prof. Kawa-Rygielska realizowała projekt „University-Industry Cooperation in Fermentation Technologies in Poland”, z ośrodkami naukowymi w Belgii, Francji, Niemczech, Portugalii, Wielkiej Brytanii i Włoszech. Dzięki temu do Polski sprowadzono nowe rozwiązania technologiczne dla przemysłu piwowarskiego i zainicjowano Międzynarodowe Szkoły Technologii Fermentacji.

Nowe uczelniane projekty piwowarskie powstają zwykle we współpracy z biznesem, a ich efekty wielokrotnie zastosowano w przemyśle; niektóre receptury wdrożono na stałe. – W ramach prac magisterskich oraz doktoratów rozwiązujemy problemy technologiczne przedsiębiorców – dodaje profesor.

Piwne studia dla pasjonatów i zawodowców

Również we współpracy z browarnikami na Uniwersytecie Przyrodniczym powstały w 2016 roku pierwsze w Polsce podyplomowe studia „Technologia piwowarstwa”, nagrodzone przez Związek Pracodawców Piwowarstwa w Polsce ,,Browary Polskie”. Już na starcie zainteresowanie było tak duże, że miejsca w pierwszym naborze skończyły się po tygodniu. Starają się o nie profesjonaliści, między innymi pracownicy browarów regionalnych i restauracyjnych,  twórcy małych rzemieślniczych wytwórni, a także pasjonaci. Jedni uczą się dla przyjemności, rozwijając hobby i szukając nowych smaków. Bardziej doświadczeni chcą rozwinąć umiejętności i szukają wskazówek na uczelni.

– Po 2000 roku w naszym kraju zaczęła się piwna rewolucja. Najpierw mocno rozwinęło się piwowarstwo domowe, a potem niektórzy z pasjonatów przekuli rozwinęli w działalność gospodarczą, otwierając pierwsze małe browary – opowiada prof. Kawa-Rygielska, kierownik studiów, które są odpowiedzią na rosnące potrzeby rynku. Przybywa browarów, które potrzebują wykształconych pracowników. Adepci piwowarstwa uczą się technologii produkcji piw górnej i dolnej fermentacji, analizy instrumentalnej i sensorycznej. Dowiadują się, jak założyć własny minibrowar, jaką aparaturę dobrać, jak zarządzać jakością, jak zadbać o marketing. Zgłębiają prawne i ekonomiczne aspekty produkcji piw w Polsce i Unii Europejskiej. Teorię uzupełnia praktyka: na warsztatach piwowarskich studenci muszą zaprojektować cały proces produkcji piwa. Na koniec ocenia się efekty i wyciąga wnioski z błędów. Zajęcia na studiach podyplomowych Technologia Piwowarstwa  są prowadzone zarówno przez wykładowców UPWr, jak i praktyków z browarów.

– Absolwenci zakładają własne firmy. Na przykład pan, który studiował w jednej edycji studiów, a w następnej jego córka. Teraz wspólnie tworzą mały rodzinny browar – opowiada profesor.

Inni znajdują, bez problemów, pracę w browarach w Polsce i za granicą. Znane wrocławskie marki, m.in. Złoty Pies, Browar Stu Mostów również zatrudniają absolwentów uczelni. Ciekawostką jest nowa wrocławska kawiarnia Chmiel Kawę stworzona przez absolwentów UPWr, którzy serwują kawę z dodatkiem chmielu. W najstarszym wrocławskim lokalu gastronomicznym, Piwnicy Świdnickiej, która w czerwcu fetowała 750-lecie, z okazji jubileuszu odtworzono wyjątkowe piwo według historycznej receptury. Autorem rekonstrukcji i głównym piwowarem Piwnicy jest również absolwent studiów Gniewko Drewnicki.

Bez alkoholu, za to z cytrusami i miodem

Co roku na rynku pojawiają się nowe browary i nowe piwa. Według portalu Piwna Zwrotnica w 2021 roku powstało 38 nowych browarów i wyprodukowano 2368 nowych piw, więcej niż rok wcześniej. W 2022 roku w Polsce było 286 czynnych warzelni komercyjnych. 18 browarów jest w posiadaniu czterech największych grup piwowarskich, których łączna produkcja wynosi ok. 90 proc. rynku. Około 9 procent przypada na browary średnie i regionalne, a około 1 proc. na najmniejsze browary rzemieślnicze i restauracyjne.

Jak orientować się w tej mnogości piw? Gwarantem jakości są nagrody przyznane przez Akademię Dobrego Piwa. To jedyny tak duży konkurs piwny w środowisku akademickim. – Pomysł zainicjował w 2017 roku ówczesny rektor prof. Roman Kołacz – opowiada prof. Kawa-Rygielska, współinicjatorka i przewodnicząca Akademii. – Zależy nam, żeby promować wysoką jakość oraz łączyć hobbystów i zawodowców.

Piwa oceniają pracownicy uczelni oraz doświadczeni sędziowie. Przewodniczącym kapituły sędziowskiej jest Rafał Kowalczyk, juror międzynarodowych konkursów, m.in. w World Beer Cup i Great American Beer Festival w USA, International Beer Cup w Japonii. Ocena piw odbywa się zgodnie z wytycznymi międzynarodowych i krajowych organizacji związanych z piwowarstwem. Wszystkie próbki są zakodowane, rozlane do identycznych szklanek, schłodzone do 10 stopni.

Spośród 80 piw zgłoszonych przez piwowarów z całej Polski, do finału przeszło po siedem z każdej kategorii: piwa uwarzone przez słuchaczy i absolwentów studiów podyplomowych „Technologia piwowarstwa” w ramach warsztatów piwowarskich, piwa w stylu dowolnym uwarzone przez piwowarów domowych, piwa w stylach klasycznych uwarzone przez browary, piwa w stylach nowofalowych uwarzone przez browary, piwa bezalkoholowe uwarzone przez browary. Poziom był wysoki, a o zwycięstwie decydowały niuanse: jakość goryczki chmielowej czy balans między słodyczą a goryczką. Piwo to złożony produkt: jedne cechy są wadami (nuty siarkowe, zbyt intensywna owocowość w stylach klasycznych, wyraźna alkoholowość), inne zaletami: nuty chmielowe, słodowe, cytrusowe na odpowiednim poziomie, zrównoważona goryczka. To, czy dany związek jest zaletą czy wadą, zależy od konkretnego stylu piwa. Lekkie nuty śmietankowe i maślane wynikające z obecności diacetylu, są akceptowalne w czeskich pilsach, natomiast w pilsach niemieckich przeciwnie, są wadą.

Tegoroczną ciekawostką było piwo Grodziskie, oparte na tradycjach sięgających średniowiecza, na słodzie wędzonym drewnem dębowym. Berliner Weisse jest leżakowane z dodatkiem skórki cytrynowej i pomarańczowej, a sugar beer z dodatkiem miodu. Po raz pierwszy w konkursie pojawiły się piwa bezalkoholowe. Są trudne technologicznie, bo nie zawierają alkoholu, co sprzyja zakażeniom mikrobiologicznym i zmniejsza ich trwałość, a jednocześnie mają smak i zapach klasycznych piw. To nowy trend i najdynamiczniej rozwijająca się grupa piw.

Podczas Akademii ocenia się nie tylko jakość, ale także zgodność ze stylem. Ponad setkę stylów zawiera najbardziej znany katalog opracowany przez BJCP. To instytucja non-profit, która zajmuje się kategoryzacją stylów piwa oraz szkoleniem sensorycznym sędziów.

Browar pod okiem Kornów

Polska jest wiodącym producentem piwa w Europie, zaraz po Niemczech i Wielkiej Brytanii, a browarnictwo to jedna z najbardziej innowacyjnych gałęzi naszego przemysłu spożywczego.

Działania Uniwersytetu Przyrodniczego wpisują się w ten trend. To nie tylko projekty badawcze i edukacyjne, studia podyplomowe i Akademia Dobrego Piwa. Uczelnia współorganizuje także największy w kraju Ogólnopolski Kongres Browarniczy i Jesienne Warsztaty Piwowarskie oraz szkolenia sensoryczne. – Jeszcze w tym roku ruszy uczelniany browar – zapowiada Adam Głowacki z Wydziału Biotechnologii i Nauk o Żywności, jeden z koordynatorów przedsięwzięcia. – To będzie produkcja na małą skalę, ale na bardzo profesjonalnym sprzęcie. Z trzynaczyniową warzelnią do produkcji brzeczki z różnego rodzaju słodów, tankami fermentacyjnymi, gdzie drożdże prowadzą proces fermentacji napoju, który potem leżakuje, a następnie będzie pasteryzowany i butelkowany.

Browar rozpocznie działalność w Centrum Produktu Regionalnego. To miejsce, gdzie browarnicy, serowarzy, winiarze i inni wytwórcy żywności, wytwarzanej często na małą rzemieślniczą skalę, będą mogli korzystać z bazy laboratoryjnej i naukowej. – Nasi eksperci pomogą na przykład przy projektowaniu nowych produktów, opracowaniu nowych technologii produkcji piwa, wina, serów, pieczywa, produktów zielarskich i mięsnych – dodaje Adam Głowacki.

CPR wraz browarem znajduje się w Centrum Edukacyjno-Rozwojowym uczelni, w zabytkowym kompleksie pałacowo-parkowym w Pawłowicach. Kiedyś był siedzibą rodziny Kornów, znanych wydawców i mecenasów sztuki. Nad portalem pałacu widnieje wciąż ich rodowa sentencja candide et caute, zacnie i przezornie, która mogłaby być również dewizą współczesnych piwowarów. Dziś to miejsce, gdzie łączą się nowoczesne technologie i historia. Również historia trunku, którego początki sięgają starożytnej Asyrii i Babilonu i który ma się coraz lepiej.

Aneta Augustyn